Матеріали IV Всеукраїнської науково-технічної конференції ТЕОРЕТИЧНІ ТА ПРИКЛАДНІ АСПЕКТИ РАДІОТЕХНІКИ, ПРИЛАДОБУДУВАННЯ І КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 2019 159 УДК 621.314 Володимир Яськів Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Україна ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ НА ОСНОВІ ВИСОКОЧАСТОТНИХ МАГНІТНИХ ПІДСИЛЮВАЧІВ Приведено основні технічні характеристики напівпровідникового перетворювача електроенергії (НПЕ), структурну та функціональні його схеми, результати експериментальних досліджень, в т.ч. рівня електромагнітних завад (ЕМЗ) випромінювання. Обгрунтовано значно нижчий рівень ЕМЗ для НПЕ на основі високочастотних магнітних підсилювачів (ВМП) в порівнянні з традиційними. Ключові слова: напівпровідниковий перетворювач електроенергії, високочастотний магнітний підсилювач, електромагнітна завада, зовнішня характеристика, паралельна робота. Volodymyr Yaskiv
EXPERIMENTAL RESEARCHES OF POWER CONVERTER BASED ON OF HIGH-FREQUENCY MAGNETIC AMPLIFIERS
The basic technical characteristics of the power converter, its structural and functional schemes, the results of experimental research, including level of electromagnetic interferences (EMI). Substantially lower level of EMI for power converter based on high frequency magnetic amplifiers in comparison with the traditional ones.
Keywords: power converter, high-frequency magnetic amplifier, electromagnetic interferences, external characteristic, parallel operation.
Метрологічні вимірювання рівня електромагнітних завад випромінювання
розробленого на основі високочастотних магнітних підсилювачів
напівпровідникового перетворювача електроенергії з вихідними параметрами 24 В, 8 А у ІІІ частотному діапазоні (30-1000МГц) за методом ANSI C3.4(специфікація FCC 15.109(g) (CISPR 22:97) Class A)).
Матеріали IV Всеукраїнської науково-технічної конференції ТЕОРЕТИЧНІ ТА ПРИКЛАДНІ АСПЕКТИ РАДІОТЕХНІКИ, ПРИЛАДОБУДУВАННЯ І КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 2019 162 В діапазоні частот від 42 МГц до 400 МГц рівень ЕМЗ випромінювання розробленого НПЕ суттєво нижчий, ніж в аналога (так в діапазоні частот 130-200 МГц - в 4-5 разів). На частотах 400-1000 МГц рівні завад випромінювання приблизно рівні (за винятком незначного перевищення для аналога на частотах 500 МГц і 810-850 МГц). Нижчий рівень ЕМЗ досліджуваного перетворювача пояснюється в першу чергу специфікою його схемотехнічного виконання: - використанням в ролі силових елементів ВМП, робота яких в ключовому режимі не супроводжується появою ЕМЗ високого рівня . Крім того, сам ВМП слугує фільтром кондуктивних ЕМЗ як в насиченому, так і в ненасиченому станах; - використанням запропонованої структури імпульсного стабілізатора постійної напруги на ВМП, в основу якої покладено паралельну робота окремих ІСН на ВМП із забезпеченням рівномірного розподілу струму навантаження між ними при використанні спільного магнітопроводу ВМП для всіх паралельно ввімкнених стабілізаторів. Таке виконання забезпечує не тільки високий рівень ККД, а й суттєво (в кілька разів) знижує рівень ЕМЗ від роботи силових діодів високочастотного випрямляча; - відкривання силового транзистора високочастотного нерегульованого транзисторного інвертора відбувається при нульовому струмі навантаження за рахунок того, що на початку кожного півперіоду ВМП імпульсного стабілізатора постійної напруги перебуває в ненасиченому стані; - для формування траєкторії закривання силового транзистора інвертора використано розроблений метод керування, який забезпечує його закривання при майже нульовому струмі колектора (режим подібний до режиму ключа в «квазірезонансному» перетворювачі, тільки при прямокутних формах напруги та струму, що забезпечує вищу ефективність ключа) і унеможливлює протікання наскрізних струмів в напівмостовій схемі; - використання вихідного завадозахисного фільтра; - використання у фільтрах високочастотних конденсаторів. Однак в даній схемотехніці відсутнє використання традиційних демпфуючих ланок (snubber circuits), що також позитивно впливає на кінцеве значення ККД перетворювача. При розробці конструкції використано традиційні методи зниження рівня ЕМЗ: - перетворювач розміщений в корпусі, який одночасно слугував екраном; - максимально можливо короткі шляхи для протікання силового струму; - правильна організація заземлення. Література 1. Подавление электромагнитных помехв цепях электропитания / Г.С.Векслер, В.С.Недочетов, В.В.Пилинский и др. – К.: Тэхника, 1990. - 167 с. 2. Яськів В.І. Математична модель імпульсного стабілізатора напруги на магнітних ключах // Технічна електродинаміка. – 2002. - №6. - С. 20-22. 3. Яськив В.И. Использование высокочастотных магнитных усилителей в источниках питания аппаратуры космического назначения // Космічна наука і технологія. Додаток до журналу. – 2003. – Т. 9, № 2. – С. 331-337.
4. Yaskiv V. Using of High-Frequency Magnetic Amplifier in Switch Mode DC Power Supplies // Proceedings of the 35th Annual IEEE Power Electronic Specialists
Conference (PESC’04), Aachen, Germany, 2004, P. 1658-1662.
